o Sự cần thiết đóng gói dữ liệu
Đóng gói là dùng để thay đổi tuyến đường của gói IP bằng cách chuyển chúng đến một đích trung gian.. Khi gói tới được đích trung gian, nó được mở gói và chuyển tới đích theo địa chỉ trong trường địa chỉ đích. Việc mở và đóng gói đó được gọi là đường hầm (tunnel) và các điểm đóng và mở gói là các điểm cuối của đường hầm.
Hình 20. Cơ chế Tunnel
Chú ý: trong đó, nguồn, bộ đóng gói, mở gói và đích là các vị trí cách biệt nhau. Bộ đóng gói và mở gói là đầu vào-ra của đường hầm. Có thể có nhiều nguồn và đích khác nhau giữa hai đầu đường hầm.
Khi trạm MN di chuyển, nó thường xuyên có xu hưóng di chuyển ra ngoài mạng gốc, nên việc đóng gói là cần thiết.
Ngoài ra, trong thực tế còn có nhiều nguyên nhân khác đòi hỏi phải đóng gói dữ liệu như sau:
Có nhiều vấn đề về bảo mật không thể giải quyết được khi chỉ dùng lựa chọn định tuyến IP nguồn.
Hiện tại, nhiều bộ định tuyến có vấn đề khi chuyển các gói tin chứa các lựa chọn IP, bao gồm cả lựa chọn IP nguồn.
Nhiều điểm trên Internet xử lý không đúng các lựa chọn IP nguồn.
Tường lửa có thể bỏ qua lựa chọn định tuyến IP nguồn.
Việc thêm vào lựa chọn định tuyến IP nguồn sẽ gây ra các phức tạp cho việc chứng thực thông tin giữa nguồn và đích.
Nó gây khó khăn cho bộ định tuyến trung gian khi phải sửa các gói tin mà không đúng với nguồn.
Việc đóng gói có các bất lợi như sau:
Làm cho kích thước gói tin lớn hơn.
Đóng gói sẽ không sử dụng được nếu không thể mở gói.
Vì Internet hiện nay không xử lý tốt các lựa chọn định tuyến nguồn không có IP, nên kỹ thuật đóng gói vẫn được dùng như một lựa chọn hàng đầu.
o Đóng gói IP-trong-IP
Để đóng gói IP-trong-IP, một mào đầu IP phải được chèn thêm vào trước mào đầu IP sẵn có.
Mào đầu có các địa chỉ IP nguồn và đích là điểm đầu và điểm cuối của đường hầm. Mào đầu gói vào có địa chỉ nguồn và đích là các địa chỉ nguồn và
trừ trường hợp TTL giảm đi và không thay đổi trong suốt đường hầm. Nếu có cần thiết thì có các mào đầu cho xác thực những gói tin được chèn vào giữa mào đầu vào và ra của gói vào.
Xử lý và các trường mào đầu IP
Các trường trong mào đầu gói ra bộ đóng gói có các trường như sau:
Phiên bản: Version 4.0
IHL (Internet Header Length) là chiều dài mào đầu của gói tin ra, được đo bằng từ 32 bít.
Độ dài tổng: tổng chiều dài gói tin được đóng gói bao gồm cả mào đầu gói ra.
Identification, cờ, độ dịch phân mảnh.
TTL: trường thời gian sống được đặt theo giá trị phát gói tin qua đường hầm.
Giao thức: 4
Check-sum mào đầu: kiểm tra check-sum cho mào đầu.
Địa chỉ nguồn: địa chỉ điểm vào đường hầm, nó chính là địa chỉ bộ đóng gói.
Địa chỉ đích: chính là địa chỉ của bộ mở đóng gói, là điểm cuối của đường hầm.
Các lựa chọn: một vài lựa chọn hiện tại của gói tin vào là không được chép sang gói đóng. Tuy nhiên, các chỉ định lựa chọn cho đóng gói về bảo mật cũng có thể được cho vào.
Chú ý: Khi đóng gói, giá trị TTL trong gói vào được giảm đi một, nếu đường hầm là một phần tử của gói gửi đi; ngược lại, nó sẽ không thay đổi. Nếu TTL gói vào là 0 thì nó bị từ chối và một chỉ thị ICMP hết hạn được gửi đi.
TTL gói vào không thay đổi khi mở gói, sau khi mở, nếu TTL có giá trị 0, gói cũng bị từ chối, sau khi mở gói, nó được chuyển đi và khi đến một bộ định tuyến TTL cũng bị giảm đi như các gói bình thường.
Ta luôn nhớ rằng, định tuyến vòng là cực kì nguy hiểm khi gói vào lại quay trở về bộ đóng gói. Giả sử một gói tới một bộ định tuyến, và bộ định tuyến sẽ phải xác định gói đã được đóng gói chưa trước khi phát đi, cụ thể:
Nếu địa chỉ nguồn của gói trùng với địa chỉ của một bộ định tuyến trong một giao diện nào đó, gói tin phải bị huỷ.
Nếu địa chỉ nguồn của gói tin IP phù hợp với địa chỉ đích của đường hầm, gói tin phải bị hủy.
o Bản tin ICMP trong đường hầm
Sau khi gói tin được đóng gói, bộ đóng gói có thể nhận được các bản tin ICMP từ các bộ định tuyến trung gian. Bộ đóng gói tuỳ thuộc vào các gói tin tương tự để gửi tới nguồn. Việc làm như vậy gọi là “chuyển tiếp” các bản tin ICMP trong đường hầm.
Bản tin ICMP sẽ chỉ thị các lỗi xuất hiện:
Không tới được đích (Type 3)
Mạng không tới được (mã 0). Khi này một bản tin ICMP không tới đích phải gửi trả lời người gửi.
Không tới được host (mã 1)
Không đúng giao thức (mã 2)
Không tới được cổng (mã 3)
Gói quá lớn (mã 4)
Tuyến nguồn thất bại (mã 5)
Nguồn kết thúc (Type 4)
Chuyển hướng (Type 5)
Vượt qua thời gian (Type 11)
Sai tham số (Type 12)
Các bản tin ICMP khác
o Quản lý đường hầm
Vì kích thước bản tin ICMP quá nhỏ không thể chứa hết được cả mào đầu gói vào, vì vậy, nhiều khi không thể chuyển tiếp được. Do vậy, bộ
đóng gói phải thực hiện các trạng thái mềm trong quá trình đường hầm. Nó phải duy trì ít nhất là các trạng thái mềm sau đây:
MTU của đường hầm.
TTL (độ dài quãng đường) của đường hầm
Khả năng đến cuối đường hầm
Bộ đóng gói sẽ thu nhận các gói tin trong tuyến đường hầm và cập nhật các thông tin cần thiết như: vượt qua thời gian, đích không tới được, nguồn kết thúc.
Theo trình tự, các gói tin được chuyển trong đường hầm, bộ đóng gói sẽ kiểm tra trạng thái mềm của đường hầm, nếu vi phạm, nó sẽ gửi chỉ thị lỗi tới đầu gửi những cũng đóng gói gửi vào đường hầm. Dùng kỹ thuật này tuy không phản ánh 1-1 các chỉ thị lỗi nhưng nó vẫn phản ánh đúng trạng thái lỗi trong đường hầm.
Phát hiện MTU đường hầm
Khi bít không phân mảnh được thiết lập bởi nơi gửi và được chép vào mào đầu ra tại bộ đóng gói MTU thích hợp của đường hầm sẽ được học từ ICMP gói quá lớn (kiểu 3, 4). Để hỗ trợ trạm gửi dùng phát hiện đường MTU, tất cả các thành phần bộ đóng gói phải hỗ trợ phát hiện đường MTU trạng thái mềm trong đường hầm. Điều này có nhiều thuận lợi sau:
Một vài phân mảnh xuất hiện khi kích thước gói tăng mỗi lần đóng gói. Nó sẽ ngăn cản phân mảnh của gói đơn lẻ tăng tính xử lý hiệu quả khi mở gói và định tuyến trong đường hầm.
Nếu nguồn của gói không đóng gói thực hiện phát hiện đường MTU và nó muốn cho bộ đóng gói biết MTU của đường hầm. Với việc quản lý trạng thái mềm MTU giúp chống phân mảnh gói dữ liệu.
Nếu nguồn của gói không phân mảnh không thực hiện phát hiện đường MTU, nó vẫn muốn bộ đóng gói biết MTU của đường hầm. Đặc biệt, sẽ tốt hơn nếu phân mảnh gói đích khi đóng gói hơn là gói đã được đóng lại bị phân mảnh.
Khi có xảy ra tắc nghẽn, bộ đóng gói phải chỉ thị đầy đủ tắc nghẽn tới nguồn.
KẾT LUẬN CHUNG
1 – Công nghệ di động đang phát triển theo hướng nâng cao khả năng xử lý thông tin của các máy đầu cuối, giảm tải không cần thiết tại các thiết bị nút mạng, nơi mà thường xuyên xảy ra tắc nghẽn. Việc phân bớt tải về các thiết bị đầu cuối cũng sẽ cho phép giảm thiểu một số chi phí thiếu hiệu quả.
Các nhà cung cấp dịch vụ có thể dễ dàng tăng dung lượng truyền dẫn lên (việc xây dựng các đường trục băng thông rộng tới vài Gbs là dễ dàng), nhưng khi tăng như vậy phải có các dịch vụ khác sử dụng băng thông, nếu không sẽ rất lãng phí. Dịch vụ điện thoại voice rất thuận tiện cho liên lạc, nhưng đang dần đến bão hoà, không sử dụng hết băng thông như vậy.
2 – Tài nguyên vô tuyến là hữu hạn và nó phải được phân phối và quản lý do một đơn vị chủ quản. Sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến là rất cần thiết. Khi phát triển các ứng dụng cần đường truyền tốc độ cao thì lại mâu thuẫn với yêu cầu sử dụng tiết kiệm tài nguyên vô tuyến. Công nghệ GSM hiện tại chưa đáp ứng tốt nhu cầu tính toán khi di động, nó sử dụng chuyển mạch kênh, nghĩa là khi cần trao đổi thông tin có thể vẫn chiếm kênh, nhưng có thể không có lưu lượng thoại đi qua. Khi phát triển các ứng dụng multimedia, thì nó không thể phục vụ tính cước theo lưu lượng một cách mềm dẻo. Phát triển công nghệ 3-G là hướng đi tất yếu, nhưng không thể một lúc thay đổi ngay toàn bộ mạng lõi hiện có. Điều này vừa lãng phí vừa tốn kém.
Công nghệ GPRS là một giải pháp quá độ từ 2-G sang 3-G thích hợp nhất, do nó không cần thay đổi lớn về mạng mà chủ yếu là nâng cấp phần mềm. GPRS cho phép truyền dữ liệu gói, sử dụng hiệu quả hơn tài nguyên vô tuyến, tính cước theo cách mới – theo lưu lượng sử dụng. Tốc độ lớn nhất của công nghệ GPRS theo lý thuyết là 171,2 kb/s, nghĩa là chấp nhận ứng dụng trong điện toán di động, chưa cần các đường truyền băng thông lớn.
3 – Triển khai tốt kết nối với Internet (thông qua giao thức TCP/IP) sẽ đem lại nhiều ứng dụng bổ ích, tăng thêm nhu cầu sử dụng mạng di động hiện nay; mở ra các ứng dụng multimedia như gửi tin nhắn hình, duyệt web, thông tin,…Hiện tại mạng Internet không hỗ trợ trực tiếp cho các máy di động; mạng Internet chỉ cho phép định tuyến các gói tin theo các mạng cố định; các ứng dụng Internet chỉ kết nối liên tục khi nó vẫn giữ nguyên địa chỉ của mình. Như vậy, phải có một giao thức IP mới triển khai – Mobile IP để đáp ứng cho yêu cầu di động. Với Mobile IP, ta có thể kết nối đến các ứng dụng Internet mà không cần thêm giao thức nào khác.
Nhu cầu truyền dữ liệu đang phát triển. Các ứng dụng Internet và multimedia đang mở ra khả năng tăng tốc độ truyền dữ liệu trên mạng. Mobile IP là một họ giao thức không thể thiếu trong công nghệ GPRS.